aplikasi teknologi bakteri dalam pekerjaan restorasi

Jurnal Teknik Hidraulik, Vol. 1 No. 1, Juni 2010: 1 – 94 1

APLIKASI TEKNOLOGI BAKTERI DALAM PEKERJAAN RESTORASI SUNGAI XUXI, KOTA WUXI, CHINA

Doddi Yudianto1 , Xie Yuebo2

1 Universitas Katolik Parahyangan Jln. Ciumbuleuit No. 94, Bandung

2National Engineering Research Center of Water Resources Efficient Utilization and Engineering Safety Hohai University

Xikang Road, Nanjing, Jiangsu Province, China E‐mail: [email protected]

Diterima: 29 September 2009 Disetujui: 15 Maret 2010

ABSTRAK Melihat keberhasilan aplikasi teknik pengolahan limbah secara biologi dari sejumlah pekerjaan restorasi di negeri China, studi ini bermaksud untuk memberikan gambaran baik proses maupun hasil yang diperoleh dari pemanfaatan teknologi bakteri dalam merestorasi sungai perkotaan. Sehubungan dengan hal tersebut, lokasi penelitian yang digunakan dalam studi ini adalah Sungai Xuxi yang berada di Kota Wuxi. Berdasarkan hasil yang diperoleh diketahui bahwa teknologi bakteri ini mampu memberikan pandangan baru dalam proses pengendalian tingkat pencemaran sungai perkotaan. Selain kini Sungai Xuxi memiliki air yang jernih, pada sejumlah lokasi terindikasi adanya kehidupan grup ikan kecil. Meskipun selama proses restorasi diketahui bahwa terdapat peningkatan konsentrasi sejumlah parameter yang meliputi total phosphorus, total nitrogen, dan ammonium nitrogen, serta terjadinya pembentukan Alga di permukaan air, namun di akhir pekerjaan diperoleh hasil yang cukup menjanjikan. Kata kunci: Restorasi sungai, pengolahan limbah secara biologis, teknologi bakteri, sungai perkotaan,

Sungai Xuxi.

ABSTRACT Considering previous successful applications of biological treatment in several restoration works in China, this study is aimed to describe the complete processes and results derived from the application of bacterial technology in restoring urban river. Here the Xuxi River in Wuxi City was selected as an example of case study. Based on the results obtained, it is found that this bacterial technology is able to provide broader views of river restoration work for urban area. Besides it results better water quality, the water is now clearer and contains aquatic life. Although a considerable increase of concentration of total phosphorus, total nitrogen, and ammonium nitrogen may have enhanced to Algae problem during the treatment, but the final results show good achievement. Detail laboratory tests and mathematical model development are necessary to optimize the implementation. Keywords: River restoration, biological treatment, bacterial technology, urban stream, Xuxi River. PENDAHULUAN

Seiring dengan pesatnya pertumbuhan penduduk perkotaan dan tingginya angka produksi sejumlah kebutuhan, sungai sebagai tampungan berbagai macam limbah kini telah mengalami penurunan kualitas air yang signifikan. Kondisi yang cukup menyedihkan sesungguhnya banyak terjadi di sejumlah negara berkembang dan kota metropolitan dimana tidak terdapat pengendalian pertumbuhan penduduk dan pengembangan industri yang baik (Jirka dan Weitbrecht 2005). Meskipun saat ini telah terse‐dia berbagai macam kebijakan dan peraturan terkait dengan pengendalian pembuangan limbah ke dalam sungai, namun lemahnya penegakan

hukum praktis menyebabkan penurunan kualitas air sungai dan badan air lainnya terus berlangsung. Kondisi ini kian memburuk sejak dijumpainya berbagai kegagalan sejumlah Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) dalam menghasilkan effluent sesuai dengan ketentuan yang berlaku.

Serupa dengan tingkat pencemaran badan air yang terjadi di Indonesia, berdasarkan studi investigasi yang dilakukan oleh Qi, dkk. pada tahun 1999, lebih dari 80% sungai‐sungai di China mengalami penurunan kualitas air yang signifikan meskipun dalam kurun waktu 5 tahun terhitung 1996–2000 pemerintah China meraih keberha‐

2 Jurnal Teknik Hidraulik, Vol. 1 No. 1, Juni 2010: 1 – 94

silan luar biasa dengan diberlakukannya kebijakan dan sistem penegakan hukum yang baru terkait pencemaran badan air oleh industri. Selain ditutupnya lebih dari 80.000 industri yang dinilai bertanggungjawab atas tingginya konsentrasi bahan pencemar di sejumlah sungai, pemerintah China pun berhasil melakukan penyesuaian kualitas effluent yang dihasilkan lebih dari 214.200 buah industri. Amat sangat disayangkan ternyata keberhasilan pengendalian pencemaran badan air oleh industri tersebut tidak cukup untuk memperbaiki kualitas badan air.

Sesuai dengan laporan nasional investigasi kondisi lingkungan yang dipublikasi oleh State Environmental Protection Administration (SEPA) pada tahun 2002, diketahui bahwa 70% dari 741 buah sungai terindikasi pencemaran yang amat serius sehingga tidak aman untuk digunakan secara langsung oleh publik. Selain kurang efektifnya pelaksanaan pengendalian tingkat pencemaran badan air (Abigail 1997; Zhang, dkk. 1997; Zhang, dkk. 2007), berdasarkan studi yang dilakukan oleh Wang, dkk. (2006), teridentifikasi bahwa justru daerah perdesaan dan permukiman kota yang sesungguhnya telah memberikan kontribusi bahan pencemar domestik yang sangat besar dan kian meningkat setiap tahunnya baik volume maupun konsentrasi Chemical Oxygen Demand atau COD (lihat Gambar 1 dan 2). Untuk itu diperlukan adanya suatu kegiatan penanganan dan pemulihan kualitas air sungai dan badan air yang tercemar.

Mengingat adanya resiko dan sejumlah hasil akhir yang tidak dikehendaki dari pengolahan limbah secara kimiawi, kini teknik restorasi sungai secara alami memperoleh perhatian yang cukup besar dari berbagai kalangan. Selain pengalihan titik pembuangan limbah (Gupta, dkk. 2004), pemanfaatan pelimpah secara seri guna meningkatkan kemampuan aerasi sungai (Campolo, dkk. 2002; Cox 2003a,b; Kannel, dkk. 2007; Yudianto dan Xie 2008), serta pemompaan oksigen ke dalam badan air (Campolo, dkk. 2002; Misra, dkk. 2006), teknik restorasi menggunakan wetland dan constructed wetland telah menjadi fokus kajian selama beberapa tahun terakhir (Green, dkk. 1996; Jing, dkk. 2001; Juang dan Chen 2007; Chen, dkk. 2008; Cheng, dkk. 2008).

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Zhou, dkk. (2007), constructed wetland dinilai mampu memberikan solusi terbaik dalam pengembalian daya dukung dan kualitas sungai tercemar di antara teknik restorasi yang ada. Bahkan karena biaya konstruksi dan operasi pemeliharaannya yang relatif rendah dibanding‐kan IPAL konvensional serta kemudahannya untuk dioperasikan dalam skala yang berbeda‐

beda, constructed wetland menjadi pilihan favorit di banyak negara berkembang.

Sayangnya, berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Pusat Litbang Sumber Daya Air (2004) serta Juang dan Chen (2007), diketahui bahwa secara umum wetland dan constructed wetland memiliki surface loading yang relatif rendah dalam mengolah limbah organik. Lebih daripada itu, wetland dan constructed wetland ternyata tidak mampu memberikan hasil terbaiknya apabila diaplikasikan pada suhu udara yang rendah. Terkait dengan ketersediaan lahan khususnya di daerah perkotaan, dapat dipastikan bahwa aplikasi teknologi ini menjadi semakin terbatas.

Meskipun teknologi bakteri bukanlah hal baru dalam teknik restorasi sungai dan badan air lainnya dan seiring dengan hasil studi yang dilakukan oleh Wu, dkk. (2008) yang menyatakan bahwa pengelolaan sumber daya air tercemar secara alami masih merupakan suatu tantangan mengingat akan terbentuknya produk akhir sebagai respon atas proses restorasi tersebut, namun keberhasilan yang diperoleh sebelumnya dari teknologi ini dalam proses restorasi danau Tai di Kota Suzhou (Nie, dkk. 2008), peningkatan kualitas effluent dari sistem pengolahan limbah industri di Kota Taixing (Liao, dkk. 2008), dan pemulihan kualitas air sejumlah sungai serta peningkatan kapasitas wetland di Kota Shenzhen, membuat para pengambil keputusan serta sejumlah peneliti khususnya di China mulai memberikan perhatiannya kepada teknologi ini. Sebab itu, studi ini dimaksudkan untuk memberikan gambaran terkait dengan proses, teknis pelaksanaan, dan hasil yang diperoleh dengan dimanfaatkannya teknologi bakteri sebagai solusi alternatif penanganan pencemaran sungai perkotaan. Adapun tinjauan kasus yang menjadi materi dasar dalam studi ini adalah pekerjaan restorasi Sungai Xuxi yang terletak di Kota Wuxi, China (Yudianto dan Xie, publikasi tahun 2011).

TINJAUAN PUSTAKA

1 Parameter Kualitas Air

Pada dasarnya kualitas air sangat tergantung kepada komponen penyusunnya. Sebagai luasan yang terbuka, air permukaan praktis akan dipengaruhi oleh berbagai faktor yang kiranya memberikan kontribusi atau masukan terhadap konsentrasi parameter kualitas air dari badan air tersebut. Pembuangan limbah baik padat maupun cair ke dalam badan air tentunya merupakan faktor yang sangat penting yang dapat mengakibatkan penurunan kualitas air secara signifikan.


Secara umum, terdapat sejumlah parameter kualitas air yang menjadi acuan dalam penilaian tingkat pencemaran yang terjadi. Dua diantaranya adalah Biological Oxygen Demand (BOD) dan Dissolved Oxygen (DO). Analisis BOD adalah suatu analisis empiris untuk mengukur proses biologis yang terkait khususnya dengan aktivitas mikroorganisme yang berlangsung di dalam air. Di sisi lain, DO merupakan suatu pendekatan umum yang menunjukkan jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk meng‐uraikan material atau zat organik terlarut dan sebagian zat organik yang tersuspensi di dalam air. Selain BOD, di dalam pemantauan kualitas air

sungai atau pun badan air lainnya, nilai DO ini menjadi salah satu parameter yang juga digunakan untuk mengukur tingkat pencemaran air. Namun demikian, kelarutan oksigen di dalam air sangat dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu, seiring dengan meningkatnya aktivitas penguraian material atau zat organik oleh mikroorganisme, maka konsentrasi oksigen yang terlarut di dalam air akan semakin rendah. 2 Persamaan Streeter dan Phelps

Sesuai dengan konsep restorasi alami sungai yang dikemukakan oleh Streeter dan Phelps pada tahun 1925, konsentrasi Dissolved

Gambar 1 Volume Limbah Cair Terbuang yang Berasal dari Permukiman dan Industri

(Zhang, dkk., 2007)

Gambar 2 COD Air Limbah Terbuang yang Berasal dari Permukiman dan Industri

(Zhang, dkk. 2007)

0

100

200

300

400

500

600

1995 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Volum

e (10

8 ton)

Domestik Industri Total Limbah Cair

0

500

1000

1500

2000

2500

1995 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

COD

(104 to

n)

Domestik Industri Total Limbah Cair


Oxygen (DO) pada dasarnya akan mengalami penurunan akibat degradasi biologis dari material organik yang terkandung dalam air dan direpresentasikan sebagai Biochemical Oxygen Demand (BOD) (Schnoor 1996). Secara matematik, hubungan antara konsentrasi BOD dan DO ini dapat didefinisikan sebagai:

Lkdx

LdE

dxdL

udtdL

dxx −+−=2

2

… (1)

( )CCkLkdx

CdE

dxdC

udtdC

sad

xx

−+−

+−=2

2

… (2)

DkLkdx

DdE

dxdD

udtdD

ad

xx

−+

++−=2

2

… (3)

dengan keterangan: L, konsentrasi BODultimate (ML-3) C, konsentrasi DO (ML-3) D, konsentrasi defisit DO (ML-3)

ux, kecepatan aliran rata-rata (LT-1)

Ex, koef. dispersi horisontal (L2T-1) Cs, konsentrasi jenuh DO (ML-3) kd, laju deoxygenation (T-1) ka, laju reaerasi (T-1)

Seperti yang tersaji dalam persamaan (1) dan (2), terdapat lima buah parameter yang mempengaruhi profil konsentrasi DO dan BOD. Selain parameter adveksi (ux) dan dispersi horisontal (Ex), terdefinisi secara jelas bahwa laju reaerasi (ka)dan deoxygenation (kd) yang sering kali diasumsikan mengikuti laju pembusukan bakteri dengan order linier juga memberikan kontribusi yang signifikan terhadap proses biodegradasi yang terjadi. Mengingat bahwa parameter adveksi dan dispersi di atas merupakan fungsi dari kecepatan aliran pada saluran terbuka, maka peran model hidraulik menjadi penting dalam penentuan profil terkait.

Dalam perkembangan selanjutnya, persa‐maan Streeter dan Phelps ini mengalami modifikasi sehingga parameter yang ikut diperhitungkan menjadi bertambah sesuai dengan kompleksitas proses biodegradasi yang terjadi. Dalam bentuk terbarunya, persamaan Streeter dan Phelps menyertakan sejumlah parameter baru antara lain: background BOD, Carboneous BOD, Nitogenous BOD, Sediment Oxygen Demand (SOD), dan fungsi fotosintesis. Pada kondisi aliran langgeng (steady state), dengan memperhitungkan berbagai parameter tersebut, besarnya konsentrasi defisit DO dapat dihitung sesuai dengan persamaan (4) berikut ini.

[ ][ ]

[ ] [ ]a

bdtak

a

tak

a

taktnk

na

n

taktrk

ra

dtak

kLk

ekPR

e

HkS

eekkNk

eekkLk

eDD

+−−

+−

+−−

+

−−

+=

−−

−−

−−−

1 1

0

00

… (4) dengan keterangan: D, konsentrasi O2 defisit (ML-3) Lo, konsentrasi awal CBOD (ML-3) No, konsentrasi awal NBOD (ML-3) S, SOD (ML-2) H, kedalaman aliran (L) R-P, Respirasi-fotosintesis (ML-3) Lb, background BOD (ML-3) kd, laju deoxygenation (T-1) ka, laju reaerasi (T-1) t, waktu pengaliran (T) 3 Model Reaktor

Secara umum terdapat dua buah metode yang dapat digunakan dalam memformulasikan transportasi massa aliran permukaan satu dimensi yaitu Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) dan Plug Flow Reactor (PFR). Namun karena perbedaan karakteristik yang dimiliki kedua reaktor tersebut, mutlak diperlukan pemahaman kasus yang baik sebelum menentukan jenis reaktor yang sesuai (Jones 1978; Benefield dan Randall 1980). Adapun persamaan matematik yang digunakan untuk mempresentasikan kedua jenis reaktor tersebut tersaji sebagai berikut. Persamaan CSTR

( ) XSK

S

YSS

VQ

dtdS

SSXoH

+−−= max

0μ

… (5)

( )

ndH

SH XkX

SKS

XXVQ

dtdX

−+

+

−=

max

0

μ … (6)

Persamaan PFR dengan dispersi

XSK

S

Y

dx

SdE

dxdS

udtdS

SSXoH

xx

+−

+−=

max

2

2

μ

… (7)

ndH

SH

xx

XkXSK

Sdx

XdE

dxdX

udtdX

−+

+

+−=

max

2

2

μ … (8)


dengan keterangan: S, konsentrasi substrat sebagai BOD5 (ML−3) X, konsentrasi bakteri (ML−3) Q, debit inflow (L3T-1) V, volume reaktor (L3)

Hmaxμ , laju pertumbuhan spesifik maks. (T-1)

SX

oY , koef. pemanfaatan substrat oleh bakteri KS, koef. derajat kejenuhan (ML−3) kdh, koefisien pembusukan bakteri (T-1) N, order reaksi pembusukan, untuk kondisi linier

diasumsikan = 1 Berdasarkan studi yang dilakukan oleh

Lawrence dan McCarty (1970), yang kemudian dilanjutkan oleh Benefield dan Randall (1980) serta Wiesmann, dkk. (2007), diketahui bahwa PFR memiliki efisiensi yang lebih besar dibandingkan CSTR. Mengingat PFR yang ideal (lihat Gambar 3) sesungguhnya hampir tidak pernah dijumpai dalam praktis sehari‐hari, sungai sebagai sebuah sistem PFR dengan tingkat dispersi yang bervariasi sesungguhnya tetap memiliki potensi yang besar untuk dapat dikaji lebih lanjut sebagai reaktor yang baik terkait dengan proses restorasi secara alami.

Sesuai dengan pemahaman tersebut, maka secara umum dapat disimpulkan bahwa efektivitas dari suatu proses biodegradasi alami pada sungai juga akan dipengaruhi oleh tingkat pencampuran mikroorganisme pengurai dan material organik yang terkandung di dalam aliran. Besarnya pengaruh tersebut, ditinjau dari segi dinamika aliran pada saluran terbuka, dinyatakan sebagai koefisien dispersi.

4 Potensi Aplikasi Teknologi Bakteri

Berdasarkan Analisis Numerik

Dengan memanfaatkan persamaan kinetik Monod, Yudianto dan Xie (2010a,b) mencoba untuk

memberikan deskripsi awal secara numerik terkait dengan aplikasi teknologi bakteri dalam proses restorasi sungai. Berdasarkan hasil simulasi yang diperoleh, diketahui bahwa ketersediaan sejumlah substrat dan oksigen merupakan faktor pembatas bagi pertumbuhan bakteri. Artinya, meskipun di dalam aliran sungai tersedia cukup material organik, tanpa adanya kandungan oksigen yang memadai maka pertumbuhan bakteri menjadi sangat terbatas. Sebab itu, dengan memperbesar dispersi melalui artificial mixing dan memberikan injeksi oksigen tambahan yang cukup ke dalam badan air, efisiensi proses restorasi dapat ditingkatkan secara signifikan (lihat Gambar 4).

Kemudian, pada kondisi model tersebut di atas disimulasikan terhadap variasi substrat, diketahui bahwa akibat penyertaan ammonium nitrogen sebagai faktor pembatas pertumbuhan bakteri terindikasi adanya peningkatan sesaat terhadap konsentrasi COD (SS). Secara lengkap hasil simulasi tersebut disajikan pada Gambar 5. Selain substrat dan oksigen, sesungguhnya pertumbuhan bakteri juga dipengaruhi oleh berbagai faktor lain, salah satunya adalah suhu air. Berdasarkan hasil simulasi yang dilakukan oleh Yudianto dan Xie (2010b), dengan menggunakan seri data yang diperoleh dari studi terdahulu melalui serangkaian percobaan activated sludge, diketahui bahwa pertumbuhan bakteri cenderung lambat pada suhu yang rendah. Dengan demikian, agar proses biodegradasi dapat berlangsung secara efisien, suhu air menjadi parameter lain yang juga penting untuk diperhatikan dalam penerapan teknologi bakteri untuk memulihkan kondisi sungai yang tercemar khususnya oleh limbah organik (lihat Gambar 6).

Gambar 3 Perbandingan Hasil Keluaran Sistem CSTR dan PFR Instalasi Pengolah Limbah

pada Kondisi Ideal (Yudianto & Xie, 2010a)

0

25

50

75

100

125

150

175

200

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50Time (d)

Kons

entra

si BO

D 5 (

mgL

-1 )

CSTR PRF (Ex mendekati complete mixing)


Gambar 4 Pengaruh Artificial Mixing dan Injeksi Oksigen dalam Proses Restorasi

Sungai Menggunakan Teknologi Bakteri (Yudianto dan Xie, 2010a)

Gambar 5 Pengaruh Terbatasnya Ketersediaan Ammonium Nitrogen terhadap

Proses Biodegradasi secara Periodik (Yudianto dan Xie, 2010b)

Gambar 6 Pengaruh Suhu Air terhadap Proses Biodegradasi oleh Bakteri

(Yudianto dan Xie, 2010b)

(0.8 , 10.103)

(0.8 , 57.358)

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Jarak (km)

Kon

sent

rasi

(mgL

-1)

BOD dengan Oksigen Co mg/L X dengan Oksigen = Co mg/L

O2 dengan Oksigen = Co mg/L BOD dengan Oksigen = Co+2 mg/L

X dengan Oksigen = Co+2 mg/L O2 dengan Oksigen = Co+2 mg/L

BOD dengan Oksigen = Co+2 mg/L dan Ex bakteri = 10Ex X dengan Oksigen = Co+2 mg/L dan Ex bakteri = 10Ex

O2 dengan Oksigen = Co+2 mg/L dan Ex bakteri = 10Ex

0

10

20

30

40

50

60

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Waktu (hari)

Kon

sent

rasi

(mgL

-1)

SS dengan limiting factor O2 & SS pada 20C SS dengan limiting factor O2, SS & NH4 pada 20CXH dengan limiting factor O2 & SS pada 20C XH dengan limiting factor O2, SS & NH4 pada 20CC dengan limiting factor O2 & SS pada 20C C dengan limiting factor O2, SS & NH4 pada 20C

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Jarak (km)

Kon

sent

rasi

(mgL

-1)

SS dengan limiting factor O2 & SS pada 20C SS dengan limiting factor O2, SS & NH4 pada 20CXH dengan limiting factor O2 & SS pada 20C XH dengan limiting factor O2, SS & NH4 pada 20CNH4 dengan limiting factor O2 & SS pada 20C NH4 dengan limiting factor O2, SS & NH4 pada 20CC dengan limiting factor O2 & SS pada 20C C dengan limiting factor O2, SS & NH4 pada 20C

Jurnal

MET

kebersejumwetlaChinaKota secarsunganakanlokaspola sungadihasmembrestodisajiakhirbakte

GAM

dengaChangcanalsalura1,36 kedalskemterdadi septerdaharin

Teknik Hidraul

ODOLOGI

Studi ini mrhasilan aplmlah instalasand, dan coma. Dengan mWuxi, studi ira umum proai perkotaan n teknologi bi studi, pendan teknis pai, serta idsilkan dalam pberikan gamrasi Sungai Xikan sejumlar yang dipeeri.

MBARAN LO

Sungai Xuxan nama Shag Nan Kota l, Sungai Xan kuno yangkm, lebar plaman aliran ma Sungai Xuxapat kawasanpanjang aliraapat sebuah nya memberi

Gambar

ik, Vol. 1 No. 1,

merupakan klikasi teknosi pengolah mmunal septmengambil kaini mencoba oses pengembyang tercemakteri yang mngembangbiakendistribusiadentifikasi pproses restormbaran pelaXuxi, di dalaah ilustrasi eroleh dari

KASI STUD

i, yang sebeluaoxiangbang, Wuxi. Bera

Xuxi mengalg memiliki toermukaan rasebesar 1,5 xi tersaji padn permukiman sungai, di spasar tradikan kontribu

r 7 Skema Sun

, Juni 2010: 1 –

kajian lanjutaologi bakterair limbah, tic tank di asus Sungai untuk memabalian daya mar dengan mmencakup pekan kultur ban bakteri keproduk akhirrasi tersebutaksanaan pem makalah idan evaluasaplikasi te

I

umnya lebih terletak di w

awal dari Jinir melalui otal panjang ata‐rata 5,0 m. Untuk je

da Gambar 7.n yang cukupsisi hilir Sungisional yangusi volume s

ngai Xuxi Berik

94

an dari i pada danau, Negara Xuxi di aparkan dukung menggu‐milihan bakteri, e dalam r yang . Selain kerjaan ini juga si hasil eknologi

dikenal wilayah ng Hang sebuah saluran m, dan elasnya, Selain p padat gai Xuxi g setiap sampah

kut Letak Titik

padat yang bsaja mengakamis yang amhijau pekat. di atas, Sumenerima bebuah industrumum. Bedilakukan suyang terletaVillage terddominasi perSungai Xuxrestorasi disa

PEKERJAAN

SecaraXuxi dilakukdari titik SJembatan Srestorasi didilakukan ptergenang dibakteri dapabawah Jembambang tidaatas muka ai

Kemuakan diaplikabesar yaitu kemudahan bakteri dike

k Pengamatan

besar ke dalakibatkan sumat tidak seDi samping lngai Xuxi teban buangari rumah tanerdasarkan urvai lapangaak di sekitardapat lapisarmukaan air.xi sebelum ajikan pada G

N RESTORA

a umum, pekkan sepanjangSmall BridgeSmall Woodimulai, sebapengangkatani permukaant dimanfaatkbatan Small ak permanenr rata‐rata. dian karena tasikan ke da11,1 ton dpraktis pe

embangbiaka

n Kualitas Air

am sungai. Hngai menghedap dan memlimbah dometernyata dikan limbah dangga dan 5 bhasil pengaan awal, padar Jembatan an minyak . Secara lengdilakukanny

Gambar 8.

ASI

kerjaan restg 1,2 km terhe of Rong Ld. Sebelumagai langkahn sampah n sungai. Selkan secara efiWood diban

n dengan ting

total volume alam sungai adan sehubunlaksanaan dan di tepi

7

Hal ini tentuhasilkan baumiliki warnaestik tersebutketahui pulari sekitar 50buah jambanamatan saata ruas sungaiXishan Newyang men‐gkap, kondisiya kegiatan

orasi Sungaihitung mulaiLane hingga pekerjaanh persiapanpadat yanglain itu, agarsien, tepat dingun sebuahggi 0,5 m di

bakteri yangadalah cukupngan dengandi lapangan,Sungai Xuxi

7

u u a t a 0 n t i w ‐i n

i i a n n g r i h i

g p n , i

8

dengan menbesarnya kolamanya walukan, dipeuntuk paramyang diambSungai Xuxselama kukonsentrasi bakteri/litertian dan reflogi bakterisungai dan sumber‐sumXuxi, prakti

(a) Kond

(c) Kond Gamba

Ga

Gr

nggunakan sonsentrasi baaktu pengemerkirakan mmeter COD abil pada saati. Dalam hurang lebih

bervariasi r. Mengingaferensi terkai untuk menkarena kesumber pencemis pendistrib

disi Hulu Sungai

disi di Jembatan

ar 8 Kondisi

ambar 9 Wa

May 3

1

rand Canal

200 m70 m

sejumlah druakteri yang dmbangbiakanmelalui uji atas sejumlat investigasi hal ini, bakte

dua minantara 11t kurangnya ait dengan apgembalikan ulitan dalam maran di sepabusian bakte

Xuxi

n Xishan New V

Sungai Xuxi Se

aktu dan Loka

31, 3.5 ton

June 4,

July 31,

m 300

um. Adapunigunakan dan yang diperlaboratoriumah contoh aiawal kondiseri disiapkanggu dengan0–120 gramstudi peneliplikasi teknodaya dukungpengendaliananjang Sungaeri ke dalam

Village

ebelum Dilaku

asi Pendistribu

June 3, 2.5 ton

June 13, 2.2 ton

0.8 ton

1.5 ton

2 m 200

Ju

n n r‐m r si n n m i‐o‐g n ai m

Sungaidengan

dilakukvolumesederhmenggkembapada t(3,0 toton), dwaktu pada G

(b) Kondi

(d) Kondi

ukannya Kegia

usian Bakteri k

June 4, 2.2

June 24,

30 m 220

rnal Teknik Hid

Xuxi dilakn hasil pengaSecara umumkan pada tane bakteri sehana yang dilagunakan peraali dilakukantanggal 3 Junn), 13 Juni 20dan 31 Juli 2dan lokasi peGambar 9.

si Tengah Sung

si Hilir Sungai X

atan Restoras

ke dalam Sung

2 ton

0.3 ton

40 m 20

draulik, Vol. 1 N

ukan secaramatan lapangm, pendistribnggal 31 Mei ebesar 3,5 takukan dengahu sampann secara bni 2009 (2,5 009 (2,2 ton)2009 (1,5 toendistribusia

gai Xuxi

Xuxi

si

gai Xuxi

500 m 17

No. 1, Juni 2010

a bertahap gan. usian awal b2009 denganton dengan gan artificial m. Pendistribberkesinambton), 4 Juni), 24 Juni 200on). Selengkan bakteri dis

Gu Canal

70 m

: 1 – 94

sesuai

bakteri n total aerasi mixing busian ungan 2009 09 (0,3 kapnya ajikan

Jurnal

HASI

minggdalamkuranselansecarsungademikdalamberanTiga bAgustuntukEnvirmelakstasiutasantidak Adaplain stotal

setelaselainpada kehid

(

(

G

Teknik Hidraul

IL PENELIT

Diawali degu awal setem sungai (lihang lebih jutnya teridra marak (Aai (lihat Gamkian, setelah m Sungai Xungsur‐angsurbulan kemudtus 2009, sk mengevaronmental Prokukan pengaun pengamatn dana yang dilakukan un parametesuhu air, dernitrogen, ammBerdasarka

ah pekerjaann kini Sunga

sejumlah dupan grup

a) Tampak Dek

c) Sebaran Alga

Gambar 10 K

ik, Vol. 1 No. 1,

TIAN

engan terbenelah pendistat Gambar 103‐4 minggudentifikasi plgae bloom) mbar 10c dpenambahanuxi, sebaran r berkurang dian tepatnyasebagai pihaaluasi hasilotection Agenambilan contan. Sayangndimiliki, pesecara mender yang diukrajat keasammonium nitroan hasil penn restorasi ui Xuxi memilokasi te

ikan kecil

kat Flocs

a di Hulu Sunga

Kondisi Sungai

, Juni 2010: 1 –

ntuknya floctribusian bak0a dan 10b), u, dalam pembentukandi permuka

dan 10d). n kembali bakAlga yang dalam 1–2 ma pada tanggaak yang ditel pekerjaancy (EPA) Kotntoh air di ya, karena kengujian condetail dan kkur meliputi man (pH), DOogen, dan phongamatan lapusai, tampak liki air yangerindikasi (lihat Gamb

ai Xuxi

i Xuxi sebelum

94

cs pada kteri ke setelah proses n Alga aan air Namun kteri ke terjadi minggu. al 25‐31 etapkan n ini, ta Wuxi kelima

keterba‐ntoh air kontinu. antara

O, COD, osporus. pangan, bahwa

g jernih, adanya ar 11).

(b

(d

m dilakukanny

Seiring denmenunjukkaberarti mepeningkatan yang meliputammonium n

Sepertdengan kons2,72 mg/litetotal phospmenurun pabagian tengaatas sempat bakteri yanSedangkan dbahwa seirpemulihan, kyang diukuruntuk COD, hari pengamkonsentrasi akhirnya Ketidakstabididuga disebyang tidak dakurat baik waktu. Selai

) Sebaran Flocs

) Sebaran Alga

ya kegiatan re

ngan itu, hn peningkataeskipun prokonsentras

ti total phospnitrogen. ti yang tersentrasi DO er, konsentrphorus danda arah hilirah konsentramengalami kg dituangkaditinjau daring dengankonsentrasi sr mengalamtidak lama bmatan ke emyang cukukonsentrasi lan dari hababkan oleh didasarkan puntuk konsin itu, akiba

s di Permukaan

di Bagian Teng

storasi

hasil uji lan kualitas airoses restorsi sejumlahphorus, total n

rsaji pada berkisar an

rasi COD, ton ammoniumr meskipun pasi keempat pkenaikan akiban pada rui segi waktn bertambahsebagian besami fluktuasi. berselang, tempat terjadi up signifika

tersebut asil yang dpendistribu

pada suatu psentrasi, lokaat tidak adan

Sungai Xuxi

gah Sungai Xuxi

9

laboratoriumr yang cukuprasi terjadi parameternitrogen, dan

Gambar 12,ntara 2,14 –tal nitrogen,m nitrogenpada saluranparameter dibat dominasias tersebut.tu, diketahuihnya waktuar parameterKhususnya

patnya padapeningkatanan sebelum

menurun.iperoleh iniusian bakterirediksi yangasi, maupunnya pengen‐

9

m p i r n

, – , n n i i . i u r a a n m . i i g n ‐

10

dalian dan limbah oleh selama prosdari prosesluasi secarayangkan pupekerjaan inair secara diperoleh mmemberikanterindikasi konsentrasi nitrogen yanmarak selamdapat dipundiperoleh Sesungguhndireduksi atdalam peneperencanaandengan idenmar dan tek

SayanSungai Xuxkualitas air tersedianya pekerjaan digunakan o

(a) Kondi

(c) Kondi Gamba

pengawasanmasyarakat ses restorasis biodegradaa komprehenula bahwa ni tidak dilakdetail, sehmelalui pekn dukungan

adanya substrat

ng disertai pma proses rengkiri bahwhasil yang

nya peristiwtau bahkan merapan teknon secara mntifikasi karaknis pendistringnya dalamxi ini tidaksecara detailinformasi

restorasi doleh EPA Ko

si Tengah Sung

si Tepat di Jem

r 11 Kondisi S

n terhadap setempat ke i berlangsunasi menjadi nsif. Tentunypada awal

kukan pengamhingga hasil kerjaan ini secara ilmiapeningkatankhususnya

pembentukanstorasi berlawa pada akhg cukup wa marak mungkin dihilogi bakteri atang khusuakteristik maibusian baktem pekerjaak dilakukan dan kontinukualitas a

dilaksanakan, ta Wuxi san

gai Xuxi

batan Xiaomu

Sungai Xuxi Se

pembuangandalam sungang, efektivitatidak terevaya amat disapelaksanaan

mbilan contohakhir yangpun kurangh. Meskipunn sejumlahammonium

n Alga secarangsung, tidakhir pekerjaanmenjanjikanAlga dapa

indari apabilaini dilakukanusnya terkaiaterial penceeri. an restoraspengamatan

u. Selain tidakair sebelumdata yang

gatlah minim

ebelum Dilaku

Ju

n ai s a‐a‐n h g g n h m a k n n. at a n it e‐

si n k m g m

sehinggmemilitersaji tidak prosessecara

pekerjasumbemelihayang dpengalefisienadanyapengemdapat dalam trasi ba

nisme mutlaksejumlbulkanmenjadsitas ulimbahtercemkarena

(b) Kondis

(d) Kelomp

ukannya Kegia

rnal Teknik Hid

ga hasil akiki nilai keilpada Gambaintensif m biodegradautuh digambKemudian aan ini tidak r pencemaraat penentuanidasarkan keaman lapangan proses rea serangkambangan sebmendukung penentuan bakteri. Mengingat byang sensitifk diperlukanah unsur pn kematian bdi sangat penunsur penceh buangan mamar oleh limba bakteri

i di Hulu Jemba

pok Ikan Kecil y

atan Restorasi

draulik, Vol. 1 N

khir yang lmuan yang ar 12 dan 13,menyebabkanasi yang terbarkan. karena dalada pengendan di sepanjann pola pendiepada sejumlagan ahli terkestorasi. Untian uji labuah modeloptimasi a

baik lokasi, w

bakteri meruf, selain pengun studi idenencemar yanbakteri secarnting melihatemar yang tasyarakat, tebah industrisecara b

atan Xiaomu

yang Teridentifi

i

No. 1, Juni 2010

diperoleh kberarti. S

, pengamatann kesinambrjadi tidak

lam pelaksdalian atas sung Sungai Xuistribusian bah faktor termait, terjadi ktuk itu diperaboratorium matematik plikasi khuswaktu, dan ko

upakan mikroujian dasar dntifikasi terng dapat mra massal. Ht tingkat komterkandung rlebih sunga. Di sampiniologis me

ikasi

: 1 – 94

kurang Seperti n yang ungan dapat

sanaan umber‐xi dan bakteri masuk etidak rlukan dan yang

susnya onsen‐

oorga‐di atas, hadap

menim‐Hal ini mplek‐dalam i yang ng itu, emiliki


kemampuan bermutasi pada kondisi lingkungan tertentu, pelaksanaan studi mikrobiologi menjadi diperhatikan guna menjamin bahwa teknologi ini adalah aman untuk digunakan dalam pekerjaan restorasi sungai tercemar.

Melihat keberhasilan aplikasi teknologi bakteri dalam sejumlah pekerjaan pengendalian pencemaran sumber daya air, studi ini merupakan kajian awal yang diperuntukkan bagi penyediaan informasi dasar atas aplikasi teknologi terkait dalam proses pengembalian daya dukung sungai perkotaan yang tercemar limbah domestik.

Berdasarkan hasil yang diperoleh dalam pekerjaan restorasi Sungai Xuxi, sejumlah kesim‐pulan dan saran yang dapat diberikan melalui studi ini antara lain: 1) Teknologi bakteri menawarkan solusi yang

inovatif dalam pemulihan daya dukung sungai tercemar.

2) Karena teknologi bakteri ini praktis tidak hanya dipengaruhi oleh ketersediaan substrat, penambahan oksigen selama proses restorasi menjadi suatu hal yang penting untuk diperhatikan. Selain itu, karena bakteri

(a) Konsentrasi DO

(b) Konsentrasi COD

(c) Konsentrasi Total Phosphorus

(d) Konsentrasi Total Nitrogen

(e) Konsentrasi Amonium Nitrogen

(f) Distribusi Suhu Air

Gambar 12 Kondisi Sungai Xuxi Sebelum Dilakukannya Kegiatan Restorasi

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

Small Bridge of RongLane

Xux i Bridge Xishan New VillageBridge

Wuai Road Small Wood Bridge

Stasiun Pengamatan

Diss

olved

Oxy

gen

(mgL

-1)

25 Agst 09 26 Agst 09 29 Agst 09 30 Agst 09 31 Agst 09 Av erage

7.00

9.00

11.00

13.00

15.00




Stasiun Pengamatan

COD

(mgL

-1)


0.00

0.50

1.00

1.50

2.00




Stasiun Pengamatan

Tota

l Pho

spho

rus

(mgL

-1)


0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00




Stasiun Pengamatan

Tota

l Nitr

ogen

(mgL

-1)


0.00

5.00

10.00

15.00

20.00




Stasiun Pengamatan

NH4 (

mgL

-1)


20.00

25.00

30.00

35.00




Stasiun Pengamatan

Suhu

Air

o C



cenderung tumbuh lebih baik pada suhu air 200 ‐ 350 Celcius, penerapan teknologi terkait pada kawasan tropis seperti Indonesia menjadi sangat potensial.

3) Meskipun secara visual hasil yang diberikan oleh teknologi bakteri ini pada pekerjaan restorasi Sungai Xuxi adalah cukup menjanjikan, namun kurangnya data penga‐matan yang dimiliki melemahkan dukungan ilmiah terhadap aplikasi dari teknologi bakteri ini. Selain studi mikrobiologi lanjut, pengujian aplikasi teknologi bakteri terkait

dalam skala laboratorium dan pengem‐bangan model matematik mutlak diperlukan untuk mengoptimalkan aplikasi teknologi bakteri.

4) Karena keberhasilan pengendalian pence‐maran badan air tidak terlepas dari peran aktif berbagai pihak/pemangku kepentingan, diperlukan tindakan nyata khususnya dari pihak pengelola sungai dan masyarakat setempat untuk secara konsisten mendukung keberlanjutan dari sungai yang telah direstorasi.

(a) Konsentrasi DO (b) Konsentrasi COD

(c) Konsentrasi Total Phosphorus (d) Konsentrasi Total Nitrogen

(e) Konsentrasi Amonium Nitrogen (f) Distribusi Suhu Air

Gambar 13 Kondisi Sungai Xuxi Sebelum Dilakukannya Kegiatan Restorasi

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

25 Agst 09 26 Agst 09 29 Agst 09 30 Agst 09 31 Agst 09

Waktu

Diss

olved

Oxy

gen

(mgL

-1)

Small Bridge of Rong Lane Xux i Bridge Xishan New Village Bridge

Wuai Road Small Wood Bridge Av erage

7.00

9.00

11.00

13.00

15.00


Waktu

COD

(mgL

-1)



0.00

0.50

1.00

1.50

2.00


Waktu

Tota

l Pho

spho

rus

(mgL

-1)



0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00


Waktu

Tota

l Nitr

ogen

(mgL

-1)



0.00

5.00

10.00

15.00

20.00


Waktu

SNH 4 (

mgL

-1)



20.00

25.00

30.00

35.00


Waktu

Suhu

Air

o C

Small Bridge of Rong Lane Xux i Bridge Xishan New Village Bridge Wuai Road Small Wood Bridge Av erage


DAFTAR PUSTAKA

Abigail, R.J. 1997. The Contradictory Impact of Reform on Environmental Protection in China. China Quarterly 149: 81 ‐ 103.

Campolo, M., P. Andreussi, dan A. Soldati. 2002. Water Quality Control in the River Arno. Technical Note of Water Resources 36(10): 2673–2680.

Chen, Z.M., B. Chen, and J.B. Zhou, et. al. 2008. A Vertical Subsurface‐flow Constructed Wetland in Beijing. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation 13(9): 1986‐1997.

Cheng, H.S., M.K. Yusoff, B. Shutes, S.C. Ho, dan M. Mansor. 2008. Nutrient Removal in A Pilot and Full Scale Constructed Wetland, Putrajaya City, Malaysia. Journal of Environmental Management 88(2): 307‐317.

Cox, B.A. 2003a. A Review of Currently Available In‐stream Water Quality Models and Their Applicability for Simulating Dissolved Oxygen in Lowland Rivers. The Science of the Total Environment 314 –316(1): 335–377.

Cox, B.A. 2003b. A Review of Dissolved Oxygen Modelling Techniques for Lowland Rivers. The Science of the Total Environment 314–316(1): 303–334.

Gupta, I., S. Dhage, A.A. Chandorkar, dan A. Srivastav. 2004. Numerical Modeling for Thane Creek. Environmental Modelling and Software 19(6): 571–579.

Green, M., I. Safray, dan M. Agami. 1996. Constructed Wetlands for River Reclamation: Experimental Design, Start‐up and Preliminary Results. Bioresource Technology 55(2): 157‐162.

Jing, S.R., Y.F. Lin, D.Y. Lee, dan T.W. Wang. 2001. Nutrient Removal from Polluted River Water by Using Constructed Wetlands. Bioresource Technology 76(2): 131‐135.

Jirka, G.H. dan V. Weitbrecht. 2005. Mixing Models for Water Quality Management in Rivers: Continuous and Instantaneous Pollutant Releases. Water Quality Hazards and Dispersion of Pollutants. eds. Rowinski, P.M. dan Czernuszenko, W., New York: Springer, 1‐34.

Juang, D.F., dan P.C. Chen. 2007. Treatment of Polluted River Water by A New Constructed Wetland. Int. J. Environ. Sci. Tech. 4(4): 481‐488.

Kannel, P.R., S. Lee, Y.S. Lee, S.R. Kanel, dan G.J. Pelletier. 2007. Application of Automated QUAL2Kw for Water Quality Modeling and Management in the Bagmati River, Nepal. Ecological Modelling 202(3‐4): 503–517.

Lawrence, A.W. dan P.L. McCarty. 1970. Unified Basis for Biological Treatment Design and Operation. Journal of the Sanitary Engineering Division, ASCE 96(3): 767 ‐ 778.

Liao, J., Y.B. Xie, X.C. Zong, dan G.J. Cao. 2008. Pilot Study on Treatment of Complicated Chemical Industrial Effluent with CABRM Process. Pollution Control Technology 21(1): 11‐15.

Misra, A.K., P. Chandra, dan J.B. Shukla. 2006. Mathematical Modeling and Analysis of the Depletion of Dissolved Oxygen in Water Bodies. Nonlinear Analysis: Real World Applications 7(5): 980 – 996.

Nie, Q.Y., Y.B. Xie, J. Zhuang, dan L.L. She. 2008. Cyanobacteria Control Using Microorganism. World Sci‐Tech Research and Development 30(4): 430‐432.

Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air (RIWRD). 2004. Status Mutu Air Sungai. Bandung. Departemen Pekerjaan Umum.

Qi, F., D.G. Cheng, dan M. Masao. 1999. Water Resources in China: Problems and Countermeasures. Ambio 28(2): 202 ‐ 203.

State Environmental Protection Administration (SEPA). 2002. Report on the State of the Environment in China 2002. Beijing. Environmental Information Centre (SEPA).

Wang, M., M. Webber, B. Finlayson, dan J. Barnett. 2006. Rural Industries and Water Pollution in China. Journal of Environmental Management 86: 648‐659.

Wu, Q.H., R.D. Zhang, S. Huang, dan H.J. Zhang. 2008. Effects of Bacteria on Nitrogen and Phosphorus Release from River Sediment. Journal of Environmental Sciences 20: 404‐412.


Wiesmann, U., I.S. Choi, dan E.M. Dombrowski. 2007. Fundamentals of Biological Wastewater Treatment. Weinheim: WILEY‐VCH Verlag Gmbh & Co. KgaA.

Yudianto, D. dan Y.B., Xie. 2008. The Development of Simple DO Sag Curve in Lowland Non‐tidal River Using MATLAB. Journal of Applied Science in Environmental Sanitation 3(2): 80‐98.

Yudianto, D. dan Y.B. Xie. 2010a. The Feasibility of Bacteria Application for Treating the Polluted Urban Stream from the Perspective of Numerical Modelling. Polish Journal of Environmental Studies 19(2): 421‐429.

Yudianto, D. dan Y.B. Xie. 2010b. Influences of Limited Ammonium Nitrogen and Water Temperature on the Urban Stream Restoration. Journal of Water Resources and Protection 2(3): 227‐234.

Yudianto, D. dan Y.B. Xie. The Natural Restoration of Xuxi River Using Bacterial Technology. diterima dalam Water Environment Research untuk dipublikasikan pada tahun 2011.

Zhang, K. M., Z.G. Wen, and L.Y. Peng. 2007. Environmental Policies in China: Evolvement, Features and Evaluation, China Population. Resources and Environment 17(2): 1‐7.

Zhang, T. Z., D.Q. Wang, G.Y. Wu, dan J.N. Wang. 1997. Water Pollution Charges in China: Practice and Prospects. In Applying Market Based Instruments to Environmental Policies in China and OECD Countries. Paris. Organization for Economic Cooperation and Development (OECD), 239‐257.

Zhou, J.B., M.M. Jiang, B. Chen, dan G.Q. Chen. 2007. Energy Evaluations for Constructed Wetland and Conventional Wastewater Treatments. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation 14(4): 1781‐1789.

aplikasi teknologi bakteri dalam pekerjaan restorasi

Documents